Muito além da eficiência. Critérios na escolha do melhor módulo fotovoltaico
Quando se escolhe um módulo para um gerador fotovoltaico, o critério predominante, frequentemente o único considerado, costuma ser a eficiência. Mas você sabia que outras características do módulo impactam diretamente na geração de energia da usina FV?
Um parâmetro crítico dos módulos, muitas vezes negligenciado, é o coeficiente de temperatura de potência máxima. Então vamos explorá-lo e entender como ele afeta a geração de energia do gerador FV.
A potência e as características elétricas contidas nos datasheets dos módulos são dados coletados sob condições padrão de teste com irradiância 1000W/m2 e temperatura na célula de 25 °C. Contudo, em condições reais de operação em campo, a temperatura da célula sempre será maior. Geralmente, para uma temperatura ambiente de 25 °C a 30 °C, a temperatura de operação da célula atinge valores entre 50 °C e 60 °C, podendo até ser maior a depender da velocidade de vento, características do vidro e irradiância.
Devido a variação da temperatura nas células, todos os módulos sofrem alterações na corrente de curto-circuito, tensão de circuito aberto e potência máxima, com um determinado percentual para cada grau que a temperatura se eleva ou diminui. Esses percentuais são chamados de coeficientes de temperatura de Isc, Voc e Pmax.
Em relação a potência, ela diminui com o aumento da temperatura nas células, geralmente entre 0,3% e 0,4% para cada grau celsius que a temperatura das células se eleva.
Existem significativas diferenças para os valores do coeficiente de temperatura entre os tipos de tecnologias PERC, TOPCon e HJT. Além disso, para o mesmo tipo de tecnologia de célula os coeficientes podem ser diferentes entre fabricantes, pois dependem de características estruturas da célula.
Dessa forma, a melhor escolha será sempre pelos módulos com o menor coeficiente de temperatura de Pmax, como a tecnologia HJT Risen, garantindo menor perda de potência em condições reais, sobretudo em climas tropicais e subtropicais.
Ao compararmos a tecnologia de células tipo-p PERC, predominante atualmente, com as tecnologias tipo-n TOPCon e HJT Risen, percebe-se que estas apresentam os coeficientes de temperatura menores, conforme mostrados na Figura 1.
Evidencia-se que a tecnologia HJT Risen, além de possuir maiores eficiências, também é a melhor comparada com as outras, pois resultará em maior geração de energia, visto que apresenta o menor coeficiente de temperatura de Pmax do mercado. Isso se deve as características da célula HJT Risen, as quais foram aprimoradas ao longo dos anos de desenvolvimento da tecnologia HJT pela Risen.
Figura 1 - Coeficientes de Temperatura de Pmax em %Pmax/°C
De forma simplificada, através da Figura 2 podemos verificar o efeito da temperatura na potência de uma usina e, como consequência, na geração.
Figura 2 - Variação de Pmax por Temperatura
Considerando como exemplo uma usina de 1 MWp de potência instalada, comparando as tecnologias PERC, TOPCon e HJT Risen, sob condições idênticas de instalação, quando a temperatura de operação da célula é de 60 °C, a perda de potência em relação a potência pico instalada é de 11,9% 10,15% e 8,4% para PERC, TOPCon e HJT Risen, respectivamente.
A partir do gráfico, podemos inferir que o coeficiente de temperatura impacta diretamente no rendimento energético (energy yield) da usina FV, uma vez que permite maior geração para a mesma potência instalada. Quanto menor for o coeficiente de temperatura de Pmax, menor será a perda de potência nas horas de melhor irradiação, quando a temperatura se eleva. Isto resultará em maior geração de energia para cada quilowatt-pico (kWp) instalado.
Consequentemente, o montante adicional de energia gerado, considerando a mesma potência instalada, resulta em benefício ambiental, menor payback energético, além de contribuir para a redução do custo nivelado da energia (LCOE) e para o aumento do retorno financeiro do gerador FV.
